As células do sistema nervoso central mudam a forma como produzem energia em resposta a condições normais edoenças. Entre as principais vias metabólicas, a glicólise e a fosforilação oxidativa (OXPHOS) são vias chave que regulam as funções das células imunológicas – elas passam por uma reação robusta e imediata a condições pró-inflamatórias e anti-inflamatórias, respectivamente 3,4. Assim, as células imunes podem alternar entre vias metabólicas em resposta a sinais inflamatórios e estadosfuncionais 5. A microglia, assim como seus equivalentes mieloides, está metabolicamente ligada às suas funções e se adapta rapidamente a diferentes vias como um combustível metabólico alternativo, demonstrando flexibilidademetabólica 6,7. A microglia passa por rápida reprogramação metabólica durante a inflamação, com glicólise aprimorada servindo como uma assinatura metabólica chave dos estadospró-inflamatórios. Assim, ensaios que identificam a dependência celular de um fenótipo metabólico nos permitem investigar seus estados funcionais sob diversas condições. No protocolo atual, nosso objetivo é determinar se a microglia primária depende do aumento da glicólise durante condições pró-inflamatórias. Para isso, realizamos testes de esforço de glicólise rotineiramente. Embora o analisador Seahorse XFe24 (analisador de fluxo extracelular) tenha sido amplamente utilizado para medir ECAR em linhagens celulares imortalizadas e células transformadas, a microglia primária apresenta desafios técnicos únicos, incluindo rendimentos celulares limitados, propriedades de adesão variável e alta sensibilidade a condições de cultura, o que pode confundir medições metabólicas. Além disso, fornece medição em tempo real da ECAR, permitindo uma avaliação precisa da glicólise impulsionada pelo lactato em múltiplos pontos de tempo, que não pode ser capturada apenas por ensaios de lactato no ponto final. O perfil metabólico baseado em fluxo extracelular tem sido amplamente adotado em pesquisas metabólicas para caracterizar a bioenergética celular, tornando esse protocolo bem adequado para estudos que investigam mudanças metabólicas nas células durante ativação, modelagem de doenças ou testes de medicamentos. Os leitores podem determinar a adequação com base na necessidade de medições glicolíticas dinâmicas e de alta resolução dentro das células primárias.
A glicose é metabolizada em piruvato via glicólise e depois convertida em lactato no citoplasma ou em CO₂ e água nas mitocôndrias. A conversão da glicose em lactato leva à liberação de prótons no espaço extracelular, resultando na acidificação do meio. O analisador de fluxo extracelular quantifica essa acidificação como ECAR9. No teste de esforço de glicólise, as células são primeiro incubadas em um meio livre de glicose e piruvanato, e seu ECAR basal é registrado. A primeira injeção entrega uma quantidade saturante de glicose, que as células metabolizam via glicólise para piruvato, produzindo ATP, NADH, água e prótons. O aumento da liberação de prótons eleva a ECAR, refletindo a 'glicólise'. Em seguida, a oligomicina é adicionada para inibir a síntese de ATP mitocondrial, forçando as células a dependerem exclusivamente da glicólise. Essa mudança no gradiente de prótons aumenta ainda mais a ECAR e é medida como a capacidade glicolítica máxima da célula. Finalmente, a 2DG, um análogo da glicose, é introduzida. Ela inibe competitivamente a hexocinase, bloqueando a glicólise e reduzindo a ECAR. Essa queda confirma que a ECAR anterior era dependente da glicólise. A diferença entre a capacidade glicolítica máxima e o nível de glicólise define a reserva glicolítica. A ECAR inicial antes da adição de glicose representa acidificação não glicolítica de outros processos celulares (Figura 1).
Realizamos um teste de esforço de glicólise usando o analisador de fluxo extracelular. Os valores brutos de ECAR foram exportados para o Excel para análise. Para cada condição, identificamos os pontos de tempo correspondentes à ECAR basal (antes da adição de glicose), glicólise (após a injeção de glicose) e capacidade glicolítica (após o tratamento com oligomicina). Os valores de ECAR dos pontos de tempo relevantes dentro de cada fase e entre as quatro réplicas técnicas foram mediados, e a glicólise foi calculada como o aumento da ECAR após a adição de glicose. A capacidade glicolítica foi calculada como um aumento da ECAR após a adição de oligomicina. A reserva glicolítica foi calculada como uma diminuição da ECAR após a injeção de 2DG. Esses valores médios foram então usados para comparar respostas metabólicas entre os grupos.
Por outro lado, para avaliar a taxa de consumo de oxigênio (OCR) e as funções mitocondriais, o teste de esforço mitocondrial (Agilent) é a abordagem padrão, que mede parâmetros como respiração basal, respiração ligada a ATP, vazamento de prótons, respiração máxima, capacidade respiratória sobrando e respiração não mitocondrial. Essas medições são obtidas injetando sequencialmente inibidores mitocondriais específicos, oligomicina (inibidor de ATP sintase), FCCP (cianeto de carbonila-4 (trifluorometoxi)) fenilhidrazona), um desacoplador que impulsiona a respiração máxima, e rotenona/antimicina A (inibidores complexos I/III), permitindo avaliação quantitativa da saúde e bioenergética mitocondrial 10,11,12,13 . Assim, os ensaios ECAR e OCR são realizados sob condições diferentes.